MnFe2O4磁性纳米棒非均相Fenton催化降解水中四环素的研究

采用水热合成法成功制备出MnFe₂O₄磁性纳米棒（s-MnFe₂O₄）,并考察了商品化的Fe₃O₄、MnFe₂O₄和合成的s-MnFe₂O₄纳米棒这3种磁性纳米颗粒作为非均相Fenton催化剂降解水中四环素抗生素的性能.同时,采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、N₂吸附-脱附、振动样品磁强计（VSM）及X射线光电子能谱（XPS）等技术对催化剂的理化性质进行了表征.非均相Fenton催化降解四环素的结果表明,s-MnFe₂O₄具有最高的催化活性,反应180 min,四环素的去除率可以达到87.6%,TOC的去除率达到47.5%.自由基捕获试验证实了羟基自由基（·OH）是非均相Fenton氧化过程中的主要活性物种.s-MnFe₂O₄磁性纳米棒的高催化活性归因于其表面拥有较高含量的Mn³⁺和Fe²⁺物种,它们的存在能加速界面电子的转移效率,从而促进·OH的生成.合成的s-MnFe₂O₄催化剂具有良好的稳定性,循环使用6次,四环素的去除率仅从87.6%降低到80.2%,且氧化过程中活性组分的流失很少.     

圆锥形薄壁件成形过程及性能的数值模拟

采用了ANSYS有限元分析软件对圆锥形薄壁件成形过程进行了数值模拟,分析了冲压过程中两类失效形式产生的原因,并提出了相应的解决办法。     

基于移动监测和土地利用回归模型的上海市近地面黑碳浓度空间模拟

黑碳(BC)是大气污染物的重要组成部分,对空气质量与人类生活健康产生重要的影响.本研究采用移动样带手段开展上海市近地面BC浓度监测,分析其基本统计特征和空间分异性.在此基础上,利用土地利用回归模型(LUR),探讨人口密度、经济产值和交通道路网密度等因素对上海市近地面BC浓度空间分异的影响.结果表明上海市近地面BC平均浓度为(9.86±8.68)μg·m~(-3),空间差异明显,郊区[(10.47±2.04)μg·m~(-3)]比市中心地区[(7.93±2.79)μg·m~(-3)]高32.03%(2.54μg·m~(-3)).气象要素(风速和相对湿度)和交通道路变量(路网长度、省道距离、高速距离等)显著影响上海市近地面BC浓度(r为0.5~0.7,P0.01).基于气象和交通道路变量的LUR模型能较好模拟上海近地面BC浓度(调整后R2为0.62~0.75,交叉验证R2为0.54~0.69,RMSE为0.15~0.20μg·m~(-3)),其中100 m和5 km缓冲距离的LUR模型相对较优,在一定程度上表明上海市近地面BC浓度主要受气象要素和交通源的影响.本研究有利于加深对上海市BC浓度空间分布格局及其影响因素的客观认识,可为模拟和预测BC对人类活动和自然环境的响应机制提供科学依据和理论支撑.     

基于水资源合理配置的河流“双总量”控制研究——以河北省唐山市为例

河道的最小控制流量和最大纳污控制量（简称“双总量”）是维系河流健康的决定性因子。论文初步建立了基于水资源合理配置的河流“双总量”控制研究技术框架,并对唐山市月尺度的“双总量”控制指标进行核算。通过水资源合理配置,除个别枯水年份和连续枯水年份外,唐山市河道的最小控制流量均可得到满足。在基准年、2010年和2020年3个规划水平年,唐山市规划河流COD的最大纳污控制量分别为16357．57、12659．19和11572．50t／a;NH3-N的最大纳污控制量分别为907．80、660．27和580．09t／a。在统一水资源配置平台上制定的“双总量”控制指标,从根本上保障了竞争用水条件下河流生态需水,客观确立了规划水平年河道纳污能力的年内分配,并整体上提高了河流的最大纳污能力。     

生物炭添加和灌溉对温室番茄地土壤反硝化损失的影响

生物炭添加和灌溉是番茄地常用的田间管理措施,然而其对反硝化的影响还不清楚.本研究种植试验设置3个灌溉量水平分别为估算作物生育期需水量ET0的50%(W50%)、75%(W75%)、100%(W100%)和3个生物炭添加水平分别为B0(折合纯碳,0)、B25(折合纯碳,25 t·hm-2)、B50(折合纯碳,50 t·hm-2),在2014年和2015年番茄收获后,每个试验小区采集具有代表性的土样进行室内培养试验,采用乙炔抑制法来研究土壤的反硝化损失和不加乙炔研究N_2O的排放量.结果表明生物炭和灌溉量显著改变了土壤的理化性质.与B0相比,添加生物炭能够提高土壤全碳、全氮含量和pH值,降低铵态氮、硝态氮含量,而灌水量降低了土壤中全氮和全碳的含量.因此,与B0/W50%相比,B25/W75%和B50/W100%处理显著减少了反硝化损失量(P0.05).生物炭和灌溉量的交互作用对土壤无机氮含量和反硝化损失的影响均达到显著水平(P0.05),且对硝态氮的影响表现为灌溉量生物炭添加量两者交互作用,对铵态氮的影响表现为生物炭添加量灌溉量两者交互作用,对反硝化损失的影响表现为灌溉量生物炭添加量两者交互作用.反硝化损失量与土壤中无机氮含量、(CO_2-C)矿化量与N_2O排放量均呈正相关关系.不同生物炭添加量和灌溉量处理后明显影响了N_2O/DN(P0.05),培养结束时,各处理下的N_2O累积排放量/DN累积排放量差异较大,介于0.31%~1.88%.     

海洋碳汇渔业绿色发展空间外溢效应评价研究

海洋碳汇渔业绿色发展空间关联性及其外溢效应对于海水养殖业的有效协调和区域海洋环境的有效保护具有重要意义,科学估算沿海各省(自治区)海水养殖渔业碳汇量并探讨其空间相关性特征是制定差异化渔业碳汇发展政策的重要基础。根据2006—2016年中国大陆沿海9个省(自治区)的碳汇渔业资源清查数据,在检验和比较省域空间渔业碳汇总量相关性特征的基础上,运用空间计量模型分析了渔业碳汇的外溢效应及其影响因素。结果表明:①中国海水养殖渔业碳汇量整体上呈现上升趋势,但各省渔业碳汇量也存在明显差异。②研究期内的Moran's I指数整体呈现为"V"型的波动变化特征,渔业碳汇在省域空间分布上的差异性并不是随机的,而是具备显著的空间相关性。③海水养殖渔业碳汇存在明显的空间外溢效应,通过随机效应的杜宾模型分解后得出渔业产值、劳动力投入的直接效应为正,而渔业受灾面积和科研项目经费投入的直接效应为负;从间接效应来看,渔业产值在各省域间存在竞争与依存关系,海水养殖业劳动力投入和渔业技术推广的项目经费投入在各省域间存在互补关系。因此,中国沿海各省份在发挥海洋水产养殖业生态功能时,应当考虑省域区位因素,合理制定兼具差异化和协调性的海洋碳汇渔业发展政策。     

河流综合水质评价方法比较研究

为探讨综合水质评价结论的科学合理性,对典型的7种河流综合水质评价方法,包括单因子评价法、污染指数法、模糊评价法、灰色系统评价法、层次分析法、人工神经网络法、水质标识指数法,在归类分析其特性的基础上,针对代表性的评价样本,进行了综合水质评价比较研究。主要结论为：①单因子评价法以最差水质指标所属类别作为综合水质类别,评价结论表现为过保护;②污染指数法能够直观判断综合水质是否达到功能区目标,但是不能判断综合水质类别;③对模糊数学法、灰色系统评价法、层次分析法、BP人工神经网络法和水质标识指数法等5种典型评价方法,当综合水质为Ⅰ~Ⅴ类水情形时,这几种方法评价结论基本一致,证明这5种典型评价方法对Ⅰ~Ⅴ类水的评价结论具有科学合理性;④当综合水质为劣Ⅴ类水时,模糊数学法、灰色系统评价法、层次分析法、BP人工神经网络法的评价结论偏保守,而水质标识指数法解决了劣Ⅴ类水质的连续性描述问题,能够对劣Ⅴ类水进行科学合理评价,并对Ⅰ~Ⅴ类水、劣Ⅴ类水不黑臭、劣Ⅴ类水黑臭进行全面、科学合理的定性与定量评价.     

近60a长三角地区极端高温事件变化特征及其对城市化的响应

基于长三角地区1951~2014年56个国家级气象站点逐日气温记录资料,通过计算极端高温事件相关指标(极端最高温TXx,极端最低温TNn,高温日数Htd和低温日数Ltd),利用GIS空间分析技术和Mann-Kendall时间趋势分析方法分析了长三角地区近60 a极端高温事件的空间分异特征和时间变化趋势,并探讨了城市化发展对区域极端高温事件时空变异的影响。结果表明:(1)长三角地区极端高温事件指标均表现为一定的上升趋势,极端低温指标(TNn和Ltd)线性变化趋势比极端高温指标(TXx和Htd)更为显著,变化趋势最显著的地区集中在经济和城市化水平较高的城市及周边地区(如上海、杭州等)。(2)极端高温指标(TXx和Htd)多年平均总体表现为南高北低,西高东低的趋势,而极端低温指标中TNn多年平均为由中部向南北两侧降低,Ltd多年平均呈现自中部向南北南侧增多的趋势。(3)从1990~2000到2000~2010年,城市化对极端高温事件的影响增强,快速城市化对北部城市极端高温事件的影响高于南部城市。     

湖泊蓝藻水华数字化预警系统构建探讨

构造湖泊蓝藻水华数字化预警系统是我国湖泊水环境管理的一个重要方向。本文探讨了构建湖泊蓝藻水华数字化预警系统的若干技术问题,包括：（1）数字化预警数学模式。提出需重视流域尺度的氮磷营养物和沉积动态输入以及营养物、沉积物对水生态结构动力过程的影响,建立非点源模型和湖泊生态结构动力学模型相耦合的预警数学模型模式;在此基础上提出了各种数学模型的可借鉴模式。（2）湖泊蓝藻水华预警监测技术。总结了常规水质监测的数据筛选方法,探讨了遥感技术和实时传输监测技术在水质监测中的应用模式,提出了实时监测和遥感监测需解决的技术难题和实现方法。（3）湖泊蓝藻数字化预警系统的设计。提出了数学模型系统、水质监控系统的网络化集成设计模式,提出了基于网络化地理信息系统的计算机应用软件实现模式。     

汶川地震极重灾区地形起伏度特征及其与生态环境受损关联分析

采用DEM数据对汶川地震极重灾区地形起伏度特征分析,海拔高度和地形起伏度总体上是南西高,北东低。5km×5km单元地形起伏度〉1000m的区域面积占27．98％。0．5km×0．5km单元〉100m的区域面积占50．63％。在8．0级主震和6．4级余震震中之间典型区段剖面0．5km间隔分析中,南西段起伏度大于北东段,南西段起伏度〉200m区段占全段14．84％,北东段仅占6．64％。地震导致生态环境受损程度的差异与地形起伏度的差异在空间分布上有一定的重合,具有高起伏度的南西段生态系统破坏面积占总破坏面积的88．55％,新增水土流失面积占新增总面积的70．99％。地震灾区地形起伏度是生态环境遭受严重破坏致灾关联因素之一。